JP4421762B2

JP4421762B2 - Ground resistance measuring device

Info

Publication number: JP4421762B2
Application number: JP2000331896A
Authority: JP
Inventors: 正信町田; 一雄村川; 英史大橋; 光男服部
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp; Hioki EE Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp; Hioki EE Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002139530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号電圧比を用いて接地抵抗を測定する接地抵抗測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の接地抵抗測定装置として、図５に示す接地抵抗測定装置５１が従来から知られている。この接地抵抗測定装置５１は、補助電極を用いないで接地抵抗を測定可能に構成されており、第１端子２、装置アースに接続された第２端子３、操作部５４、信号発生部６、第１アンプ７、出力抵抗（抵抗値Ｒｏ：既知）８、同期検波部１０、第２アンプ１１、演算部５２、第３アンプ５３および表示部５５を備えている。また、第１端子２には、リード線１４が接続され、第２端子３には、リターン線１５が接続されている。さらに、リード線１４の先端には、金属棒等で構成され大地１７に埋設された被測定接地棒１６が接続されている。この場合、リターン線１５は、一定の長さ（通常、１０ｍ以上）を有する絶縁被覆付きの導線で構成され、絶縁状態で大地１７上に自由配置される。なお、リターン線１５に代えて、大地１７から絶縁された状態で大地１７上に配設可能な金属板を用いることもできる。
【０００３】
操作部５４は、周波数設定信号を出力する周波数設定手段（具体的には可変抵抗）を備え、この周波数設定手段はオペレータによって操作される。信号発生部６は、周波数設定信号によって特定される周波数の高周波正弦波（以下、高周波信号ｖｃともいう）を測定信号として生成する。したがって、信号発生部６は、操作部５４内の周波数設定手段が操作された際には、その操作に応じた周波数の高周波信号ｖｃを生成する。第１アンプ７は、バッファとして機能し、入力した高周波信号ｖｃを注入信号Ｖｏとして低インピーダンスで出力する。出力抵抗８は、第１アンプ７と第１端子２との間に接続されている。したがって、第１アンプ７から出力された注入信号Ｖｏは、出力抵抗８を介してリード線１４に供給される。また、リード線１４に供給された注入信号Ｖｏは、被測定接地棒１６に注入され、リターン線１５と大地１７との大地間結合容量を介して、リターン線１５および第２端子３からなる経路を経て接地抵抗測定装置５１に帰還する。同期検波部１０は、第２端子３と第１端子２との間に発生する電圧Ｖｍを入力し、注入信号Ｖｏで同期検波することにより、測定対象信号としての電圧Ｖｍの実数成分（単に直流電圧成分ともいう）を抽出する。また、同期検波部１０は、例えば、図６に示すように、注入信号Ｖｏと電圧Ｖｍとを乗算する乗算器１０ａと、乗算器１０ａにおける出力電圧の直流電圧成分を通過させる低域フィルタ１０ｂとで構成される。第２アンプ１１は、同期検波部１０によって生成された直流電圧成分の電圧レベルを調整し、最終的な直流電圧成分Ｖｍｒとして出力する。演算部５２は、例えば乗算器を用いて構成され、直流電圧成分Ｖｍｒを用いて予め決められた所定のアナログ演算処理を行い、接地抵抗Ｒｇの抵抗値の大小に比例する電圧を生成する。第３アンプ５３は、演算部５２によって生成された電圧に対してスケーリング調整を行う。表示部５５は、アナログメータで構成され、スケーリング調整後の電圧に応じてメータ針を振らすことによって接地抵抗Ｒｇを表示する。
【０００４】
次に、この接地抵抗測定装置５１を用いた接地抵抗測定方法の原理について説明する。最初に、接地抵抗測定装置５１、リード線１４、リターン線１５、大地１７および被測定接地棒１６を含めた測定系の等価回路を図７に示す。この場合、同図において、Ｒｇは被測定接地棒１６の接地抵抗、Ｌはリード線１４のインダクタンス成分、Ｃはリターン線１５の大地間結合容量、Ｒはリターン線１５の皮膜による絶縁抵抗を意味する。また、第１端子２および第２端子３間のインピーダンスＺｍ（つまり、リード線１４、被測定接地棒１６、大地１７およびリターン線１５からなるループのインピーダンス）は、下記の（１）式で表される。
Ｚｍ＝Ｒｍ＋Ｉｍ・・・・（１）式
ただし、Ｒｍは実数成分、Ｉｍは虚数成分を意味し、それぞれ下記の（２）式および（３）式で表される。
Ｒｍ＝Ｒｇ＋Ｒ／（１＋（ωＣＲ）^２）・・・・・・・・・（２）式
Ｉｍ＝ｊωＬ−ｊωＣＲ^２／（１＋（ωＣＲ）^２）・・・・（３）式
【０００５】
一方、上記インピーダンスＺｍを形成するループの共振周波数においては、Ｉｍ＝０となるため、（３）式より、下記の（４）式が成立する。
Ｒ／（１＋（ωＣＲ）^２）＝Ｌ／ＣＲ・・・・・・・・・・（４）式
この場合、（４）式は（２）式の右辺第２項と等しいため、ＣＲ≫Ｌの条件下では、（２）式の右辺第２項の値がゼロとなる。この結果、下記の式が成立する。
Ｒｍ≒Ｒｇ
したがって、被測定接地棒１６の接地抵抗Ｒｇは、出力抵抗８（抵抗値Ｒｏ）と接地抵抗Ｒｇとで注入信号ｖｏの電圧Ｖｏを分圧した電圧Ｖｍに基づいて算出することができる。このため、この接地抵抗測定装置５１では、まず、同期検波部１０が、注入信号ｖｏの周波数を上記したループの共振周波数と等しくした状態で、第１端子２での電圧Ｖｍを注入信号の電圧Ｖｏで同期検波し、第２アンプ１１が、電圧レベルを調整することによって直流電圧成分Ｖｍｒを生成する。次いで、演算部５２が、下記の（５）式における右辺の（ｘ／（１−ｘ））をアナログ演算することによって直流電圧を生成し、第３アンプ５３が、演算部５２によって生成された直流電圧を所定利得で増幅することによって接地抵抗Ｒｇの抵抗値に応じた直流電圧を生成して表示部５５に出力する。この結果、表示部５５が接地抵抗Ｒｇの抵抗値を表示する。
Ｒｇ＝Ｒｏ×Ｖｍｒ／（Ｖｏ−Ｖｍｒ）＝Ｒｏ×ｘ／（１−ｘ）・・（５）式
ただし、ｘ＝Ｖｍｒ／Ｖｏ
【０００６】
したがって、オペレータは、表示部５５に表示される接地抵抗Ｒｇの値を監視しつつ、操作部５４の周波数設定手段を操作して信号発生部６が生成する高周波信号ｖｃの周波数を徐々に変え、表示された接地抵抗Ｒｇが最も小さくなる点を探すことにより、その最も小さな値を接地抵抗Ｒｇとして測定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の接地抵抗測定装置５１には、以下の問題点がある。すなわち、上記（５）式における直流電圧成分Ｖｍｒの値は、第１アンプ７、同期検波部１０および第２アンプ１１におけるゲインやオフセット電圧が変動したときには、その変動に応じて変化する。また、接地抵抗Ｒｇの抵抗値も、直流電圧成分Ｖｍｒの変化に応じて変動する。その一方、温度変化や経時的要因に対して上記のゲインやオフセット電圧を一定に保つことは極めて困難である。したがって、従来の接地抵抗測定装置５１には、同期検波部１０や第１アンプ７などのゲイン変動などに起因して、高精度で接地抵抗Ｒｇを測定するのが困難であるという問題点が存在する。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、接地抵抗を高精度で測定可能な接地抵抗測定装置を提供することを主目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の接地抵抗測定装置は、被測定接地棒に接続されるリード線、および絶縁状態で大地上に配置されるリターン導体が接続可能に構成されて、前記被測定接地棒の接地抵抗を測定する接地抵抗測定装置において、交流信号を生成すると共にその周波数を可変制御可能に構成された信号発生部と、前記リード線または前記リターン導体と前記信号発生部との間に接続される出力抵抗と、当該出力抵抗の前記リード線または前記リターン導体側の出力端部、当該出力抵抗の前記信号発生部側の入力端部、およびゼロ電位部位から１つを選択して当該選択した部位の電圧を出力する信号切換手段と、当該信号切換手段から出力される前記電圧を前記交流信号で同期検波することにより直流電圧成分を生成する同期検波部と、演算制御部とを備え、前記演算制御部は、前記信号切換手段による前記出力端部の選択時に前記信号発生部における前記交流信号の周波数を変化させて求めた前記同期検波部で生成される最低値の直流電圧成分Ｖｍｒと、その周波数に維持した状態において前記信号切換手段による前記入力端部の選択時に前記同期検波部によって生成される直流電圧成分Ｖｍｒ∞と、前記周波数に維持した状態において前記信号切換手段による前記ゼロ電位部位の選択時に前記同期検波部によって生成される直流電圧成分Ｖｍｒ０とに基づき、等価的に、前記直流電圧成分Ｖｍｒから前記直流電圧成分Ｖｍｒ０を減算した第１の減算値を算出すると共に、前記直流電圧成分Ｖｍｒ∞から直流電圧成分Ｖｍｒを減算した第２の減算値を算出し、当該第２の減算値で前記第１の減算値を除した値に前記出力抵抗の抵抗値を乗算する演算処理を行うことにより前記接地抵抗を測定することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の接地抵抗測定装置は、請求項１記載の接地抵抗測定装置において、前記直流電圧成分Ｖｍｒ、前記直流電圧成分Ｖｍｒ∞および前記直流電圧成分Ｖｍｒ０を複数回それぞれ算出し、前記演算制御部は、前記複数回算出した前記各直流電圧成分を平均化すると共に当該平均化した各値に基づいて前記演算処理を行うことにより前記接地抵抗を測定することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る接地抵抗測定装置の好適な実施の形態について説明する。なお、従来の接地抵抗測定装置５１と同一の構成要素については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１２】
接地抵抗測定装置１は、図１に示すように、第１端子２、第２端子３、操作部４、測定した接地抵抗Ｒｇを数値によってディジタル表示する表示部５、測定信号としての高周波信号ｖｃを生成する信号発生部６、高周波信号ｖｃを注入信号Ｖｏとして出力する第１アンプ７、抵抗値Ｒｏの出力抵抗８、スイッチ９、スイッチ９から出力される電圧を注入信号Ｖｏで同期検波することにより直流電圧成分を生成する同期検波部１０、同期検波部１０によって生成された直流電圧を直流電圧成分Ｖｍｒとして低インピーダンスで出力する第２アンプ１１、および演算制御部１２を備えている。また、第１端子２には、リード線１４が接続され、第２端子３には、リターン線１５が接続されている。この場合、リード線１４は、大地１７に埋設された被測定接地棒１６に接続される。一方、リターン線１５は、大地１７と絶縁した状態で、その大地１７上に自由配置される。
【００１３】
信号発生部６は、一例としてＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）を用いて構成され、演算制御部１２によって出力されたディジタルデータに応じた周波数の高周波信号ｖｃを生成する。
【００１４】
操作部４は、信号発生部６によって生成される高周波信号ｖｃの周波数を設定するためのアナログ信号の周波数設定信号を出力する周波数設定回路４１と、演算制御部１２に対して、接地抵抗Ｒｇの演算処理を開始させるための開始信号を出力する演算開始スイッチ４２とを備えている。具体的には、周波数設定回路４１には、周波数設定手段としての可変抵抗が設けられており、この可変抵抗の抵抗値に応じた電圧が周波数設定信号として演算制御部１２に出力される。スイッチ９は、例えばリレーやアナログスイッチで構成され、演算制御部１２の切換制御に従い、出力抵抗８の第１端子２側の出力端部、出力抵抗８の第１アンプ７側の入力端部、およびゼロ電位部位から１つを選択し、その選択した部位に生じている電圧を同期検波部１０に出力する。同期検波部１０は、スイッチ９から出力される出力抵抗８の出力端部の電圧、出力抵抗８の入力端部の電圧（注入信号Ｖｏの電圧）、またはアース電位（０Ｖ）を注入信号Ｖｏで同期検波することにより、それぞれに対応する直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０を生成する。
【００１５】
演算制御部１２は、２つのＡ／Ｄコンバータと、所定のソフトウェアに従って動作するＣＰＵ（若しくはＤＳＰ）と、ソフトウェアやデータを格納するメモリとを備えて構成されている（いずれも図示せず）。この場合、１つのＡ／Ｄコンバータは、第２アンプ１１によって電圧レベル変換された直流電圧成分（Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０）をディジタルデータに変換する。一方、他のＡ／Ｄコンバータは、操作部４の周波数設定手段によって出力される周波数設定信号をディジタルデータに変換して信号発生部６に出力する。また、ＣＰＵは、演算開始スイッチ４２の操作前においては、上記（５）式に従って接地抵抗Ｒｇを演算して表示部５に表示させる。一方、オペレータによって演算開始スイッチ４２が操作された際には、ＣＰＵは、スイッチ９を切換制御して上記した３種類の直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０を算出すると共にディジタルデータに変換された各直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０の値を内部メモリ内に記憶する。さらに、この際に、ＣＰＵは、上記した３種類の直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０と、出力抵抗８の抵抗値Ｒｏとを用いて、等価的に、直流電圧成分Ｖｍｒから直流電圧成分Ｖｍｒ０を減算した第１の減算値を算出すると共に、直流電圧成分Ｖｍｒ∞から直流電圧成分Ｖｍｒを減算した第２の減算値を算出し、第２の減算値で第１の減算値を除した値に出力抵抗の抵抗値を乗算する演算処理を行うことにより真の接地抵抗Ｒｇを算出する。具体的には、下記（６）式に従い、接地抵抗Ｒｇを演算する処理を行う。また、ＣＰＵは、演算した接地抵抗Ｒｇを表示部５に表示させる。
Ｒｇ＝Ｒｏ×（Ｖｍｒ−Ｖｍｒ０）／（Ｖｍｒ∞−Ｖｍｒ）・・・（６）式
【００１６】
次に、接地抵抗測定装置１による接地抵抗測定処理について説明する。なお、この処理は、後述するように、共振周波数の探索処理と、接地抵抗Ｒｇの演算処理とに大別される。
【００１７】
最初に、測定に先立ち、第２端子３にリターン線１５を接続した後、リターン線１５を大地１７上に配設する。次いで、大地１７に打ち込まれた被測定接地棒１６と第１端子２とをリード線１４で接続する。この後、接地抵抗測定装置１の電源を投入する。
【００１８】
電源投入状態では、演算制御部１２が、共振周波数探索処理を最初に実行する。この処理では、演算制御部１２は、スイッチ９を制御して、出力抵抗８の出力端部を選択する。この状態では、その部位における電圧Ｖｍが、スイッチ９を介して同期検波部１０に入力される。次に、演算制御部１２は、操作部４から入力される周波数設定信号をディジタルデータに変換し、そのディジタルデータを信号発生部６に出力する。これにより、信号発生部６は、操作部４から出力された周波数設定信号に対応した周波数の高周波信号ｖｃを出力する。この結果、信号発生部６によって生成される高周波信号ｖｃの周波数が、操作部４における周波数設定回路４１の操作に応じて任意に変化する。次いで、この高周波信号ｖｃは、第１アンプ７に入力され、注入信号Ｖｏとして出力される。この場合、注入信号Ｖｏは、出力抵抗８を介してリード線１４に供給され、被測定接地棒１６、大地１７、リターン線１５と大地１７との大地間結合容量、リターン線１５および第２端子３を経由して接地抵抗測定装置１に帰還する。この際に、同期検波部１０は、第２端子３（接地抵抗測定装置１内の装置アース）と第１端子２との間に発生する電圧Ｖｍを入力し、注入信号Ｖｏで同期検波することにより直流電圧成分を生成する。次いで、第２アンプ１１が、所定利得で増幅して直流電圧成分Ｖｍｒとして出力する。次に、演算制御部１２が、直流電圧成分Ｖｍｒに基づいて所定の演算処理（（５）式の演算処理）を行うことにより接地抵抗Ｒｇを算出する。この際に、演算制御部１２は、算出した接地抵抗Ｒｇを表示部５に表示させる。
【００１９】
この場合、オペレータは、表示部５に表示された接地抵抗Ｒｇの値を監視しつつ、操作部４の周波数設定回路４１を操作して高周波信号ｖｃの周波数を徐々に変化させることにより、表示された接地抵抗Ｒｇの値が最も小さくなる被測定系の共振周波数を探索する。次いで、オペレータは、共振周波数を検知した際に、操作部４内の演算開始スイッチ４２を操作する。これにより、操作部４から演算制御部１２に演算開始信号が出力される。次いで、演算制御部１２は、真の接地抵抗Ｒｇを算出するための演算処理を開始する。
【００２０】
この際に、演算制御部１２は、信号発生部６に出力する周波数設定用のディジタルデータを共振周波数に対応するデータに固定することにより、信号発生部６によって生成される高周波信号ｖｃの周波数を共振周波数に維持する。次いで、演算制御部１２は、第２アンプ１１から入力されている直流電圧成分Ｖｍｒを内部メモリに記憶させる。次に、演算制御部１２は、スイッチ９を制御して、出力抵抗８の入力端部を選択し、スイッチ９を介して注入信号Ｖｏを同期検波部１０に入力させ、第２アンプ１１から出力される直流電圧成分Ｖｍｒ∞を内部メモリに記憶させる。次に、演算制御部１２は、スイッチ９を制御して、ゼロ電位部位を選択することにより、スイッチ９を介してアース電位を同期検波部１０に入力させ、第２アンプ１１から出力される直流電圧成分Ｖｍｒ０を内部メモリに記憶させる。この際に、演算制御部１２は、ゲイン変動やドリフト変動が定常とみなせる程度の短時間内で直流電圧成分Ｖｍ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０の測定を行う。また、直流電圧成分Ｖｍｒ∞および直流電圧成分Ｖｍｒ０の測定順序を逆にすることもできる。
【００２１】
演算制御部１２は、上記の各直流電圧成分の測定を完了した際には、内部メモリに記憶した各直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ０，Ｖｍｒ∞を読み出し、（６）式に基づいて接地抵抗Ｒｇを演算処理で算出する。次に、演算制御部１２は、算出した接地抵抗Ｒｇを表示部５に表示させる。この結果、最終的な真の接地抵抗Ｒｇが測定される。また、演算制御部１２に対して、上述した各直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ０，Ｖｍｒ∞の測定を複数回それぞれ繰り返して実行させ、各直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ０，Ｖｍｒ∞毎に平均値を演算させた後、各平均値に基づいて接地抵抗Ｒｇを演算させるように構成することもできる。この構成によれば、ノイズの影響を排除することができるため、接地抵抗Ｒｇを高精度で算出することができる。
【００２２】
次に、上記（６）式によって真の接地抵抗Ｒｇが算出される根拠について、図２を参照して説明する。
【００２３】
まず、信号発生部６によって生成される高周波信号ｖｃが下記の式で表されるものとする。
ｖｃ＝Ｖｃ×ｃｏｓωｔ
この場合、同期検波部１０内の乗算器１０ａの入力端子Ｘ１における電圧波形Ｗｘ１、乗算器１０ａの入力端子Ｙ１における電圧波形Ｗｙ１、乗算器１０ａの入力端子Ｘ２およびＹ２における電圧波形Ｗｘ２，Ｗｙ２、乗算器１０ａの出力端子Ｗにおける電圧波形Ｗｗ、低域フィルタ１０ｂの出力端子における直流電圧成分ＶDCは、それぞれ次式で表される。なお、αは第１アンプ７のゲイン変動率、ofs1,ofs2はそれぞれ第１アンプ７および第２アンプ１１のドリフト分、ofx ，ofy はそれぞれ同期検波部１０の入力端子Ｘ１および入力端子Ｙ１の入力オフセット分、Ｕは同期検波部１０内のゲイン、Ｚは同期検波部１０の出力オフセット分、およびθは出力抵抗８の両端における高周波信号ｖｃの位相差を意味する。
【００２４】
【数１】

【００２５】
（１１）式より第２アンプ１１から出力される直流電圧成分Ｖｍｒは、下記の（１２）式で表され、その（１２）式より、Ｒｇは（１３）式で表わせる。なお、Ａは第２アンプ１１のゲインを意味し、βは第２アンプ１１のゲイン変動率を意味し、ofs3は第２アンプ１１のドリフト分を意味する。
【００２６】
【数２】

【００２７】
また、（１２）式に基づいて、直流成分Ｖｍｒ０は、下記の（１４）式で表され、直流成分Ｖｍｒ∞は、（１５）式で表される。したがって、接地抵抗Ｒｇは、（１３）式〜（１５）式から最終的に（６）式で表される。
【００２８】
【数３】

【００２９】
このように、この接地抵抗測定装置１によれば、第１アンプ７および第２アンプ１１のゲイン変動やドリフト分、同期検波部１０のゲインやオフセット電圧分、さらには、出力抵抗８の両端における高周波信号ｖｃの位相差が存在したとしても、これらが定常とみなせる短い時間内に、スイッチ９を切り換えて、各直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ０，Ｖｍｒ∞を測定することによって、真の接地抵抗Ｒｇを精度良く算出することができる。これにより、ゲイン変動などに対する補償回路が一切不要となるため、部品点数および調整工数を大幅に削減することができる。また、この接地抵抗測定装置１によれば、接地抵抗Ｒｇの算出用回路をディジタル化したことにより、アナログ回路によって接地抵抗Ｒｇを算出する従来の接地抵抗測定装置５１の回路構成と比較して、回路構成を簡略化することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上述した発明の実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、図３に示す接地抵抗測定装置２１のように、注入信号Ｖｏをディジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ２２と、スイッチ９から出力される電圧をディジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ２３とを設け、かつ同期検波部２４を所定のソフトウェアに従って動作するＣＰＵ（若しくはＤＳＰ）で構成することで、同期検波回路全体としてディジタル化することもできる。この構成によれば、アナログ部品を不要にすることができるため、接地抵抗測定装置２１を小型化できると共にコストダウンを図ることができる。さらに、Ａ／Ｄコンバータ２２，２３、ディジタル化した同期検波部２４、および演算制御部１２をＤＳＰなどで一体的に構成することもでき、かかる構成を採用した場合には、回路構成をさらに簡略化することができる。また、第１端子２にリターン線１５を接続し、かつ、第２端子３にリード線１４を接続して接地抵抗Ｒｇを測定することができるのは勿論である。
【００３１】
また、上述した実施の形態の構成に加えて、オペレータによって操作される周波数設定手段（例えば可変抵抗）の操作量に対して、信号発生部６によって生成される高周波信号ｖｃの周波数がリニアに変化するように補正する周波数補正回路を追加することもできる。この構成によれば、共振周波数の探索が容易となる。この場合、周波数補正回路を、ハードウェア、または演算制御部１２によるソフトウェア処理によって構成することができる。
【００３２】
また、上述した実施の形態では、操作部４に設けられた周波数設定回路４１内の周波数設定手段（可変抵抗）を操作して信号発生部６から出力される測定信号の周波数の設定を行うマニュアル方式について説明したが、これに限定されない。例えば、図４に示す接地抵抗測定装置３１のように、演算制御部１２が周波数設定回路４１を制御する構成を採用することができる。この構成によれば、演算制御部１２に対して、高周波信号ｖｃの周波数を変化させつつ共振周波数を自動探索させることができると共に接地抵抗Ｒｇを自動算出させることもできる。
【００３３】
さらに、上述した実施の形態では、演算制御部１２が、演算開始スイッチ４２の操作前において（５）式の演算処理によって接地抵抗Ｒｇを算出し、演算開始スイッチ４２の操作後において（６）式の演算処理によって真の接地抵抗Ｒｇを算出する例について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、演算開始スイッチ４２を設けることなく、演算制御部１２に対して、スイッチ９を自動切換させて常に（６）式の演算処理による真の接地抵抗Ｒｇを算出させる構成を採用することもできる。この構成によれば、高周波信号ｖｃの周波数を変更する都度、その周波数の高周波信号ｖｃを用いて算出された接地抵抗Ｒｇが表示部５に順次表示されるため、オペレータは、表示される接地抵抗Ｒｇのうちの最も小さい値を真の接地抵抗Ｒｇとして測定することができる。
【００３４】
また、第１端子２および第２端子３間のインダクタンス成分は、主としてリード線１４のインダクタンス成分のため、一般的には小さい値となる。このため、インピーダンスの共振周波数がＭＨｚオーダーの高い周波数になることがある。かかる場合には、同期検波部１０などの回路設計において高周波を考慮する必要がある。このため、回路構成や基板設計に困難を伴う結果、設計時間が長時間化する。そこで、第１端子２および第２端子３間のインダクタンス成分を強制的に増加させ、共振周波数を低い周波数にシフトさせることによって、この問題を解決することもできる。この場合、図１に破線で示すように、出力抵抗８と第１端子２との間に共振点シフト用のインダクタンス２６を接続することにより、インダクタンス成分を増加させて共振周波数を低下させることができる。
【００３５】
また、接地抵抗測定装置１をバッテリで駆動させる場合、図１に破線で示すように、バッテリを含む電源部２７の出力のオン・オフ制御を行う電源制御部２８を設け、電源制御部２８が他の構成要素に対する電源の供給をオン／オフ制御する構成を採用することもできる。この構成によれば、接地抵抗測定装置１の主電源スイッチがオン状態に維持されている状態であっても、電源制御部２８が、例えばオペレータによって操作部４が一定時間以上操作されない状態が続いたことを検出したときに、電源制御部２８および操作部４を除く他の構成要素に対する電源供給を停止させることができる。この構成を採用した場合、操作部４がオペレータによって操作されていない非測定時における接地抵抗測定装置１を消費電力が少ない待機状態に移行させることができる。この結果、バッテリの電力消費を抑え、バッテリの交換頻度を少なくすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の接地抵抗測定装置によれば、直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０とに基づいて接地抵抗を測定することにより、同期検波部などの装置内部の回路におけるゲイン変動やドリフトの影響を排除することができるため、高精度で接地抵抗を測定することができる。
【００３７】
また、請求項２記載の接地抵抗測定装置によれば、直流電圧成分Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０を複数回それぞれ算出して平均化し、その平均化した各値に基づいて演算処理を行って接地抵抗を測定することにより、ノイズの影響を排除することができ、これにより、より高精度で接地抵抗を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る接地抵抗測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】主として同期検波部１０の構成を示すブロック図である。
【図３】他の実施の形態に係る接地抵抗測定装置２１の構成を示すブロック図である。
【図４】さらに他の実施の形態に係る接地抵抗測定装置３１の構成を示すブロック図である。
【図５】従来の接地抵抗測定装置５１の構成を示すブロック図である。
【図６】接地抵抗測定装置５１における同期検波部１０の構成を主として示すブロック図である。
【図７】接地抵抗Ｒｇを測定する測定系の等価回路図である。
【符号の説明】
１接地抵抗測定装置
６信号発生部
８出力抵抗
９スイッチ
１０同期検波部
１２演算制御部
１４リード線
１５リターン線
１６被測定接地棒
１７大地
Ｖｍｒ，Ｖｍｒ∞，Ｖｍｒ０直流成分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground resistance measuring apparatus that measures ground resistance using a signal voltage ratio.
[0002]
[Prior art]
As this type of ground resistance measuring device, a ground resistance measuring device 51 shown in FIG. 5 is conventionally known. The ground resistance measuring device 51 is configured to be able to measure the ground resistance without using an auxiliary electrode, and includes a first terminal 2, a second terminal 3 connected to the device ground, an operation unit 54, a signal generating unit 6, A first amplifier 7, an output resistance (resistance value Ro: known) 8, a synchronous detection unit 10, a second amplifier 11, a calculation unit 52, a third amplifier 53, and a display unit 55 are provided. The lead wire 14 is connected to the first terminal 2, and the return wire 15 is connected to the second terminal 3. Furthermore, a measured grounding rod 16 made of a metal rod or the like and embedded in the ground 17 is connected to the tip of the lead wire 14. In this case, the return line 15 is composed of a conductive wire with an insulation coating having a certain length (usually 10 m or more), and is freely arranged on the ground 17 in an insulated state. Instead of the return line 15, a metal plate that can be disposed on the ground 17 while being insulated from the ground 17 can also be used.
[0003]
The operation unit 54 includes frequency setting means (specifically, a variable resistor) that outputs a frequency setting signal, and this frequency setting means is operated by an operator. The signal generator 6 generates a high frequency sine wave (hereinafter also referred to as a high frequency signal vc) having a frequency specified by the frequency setting signal as a measurement signal. Therefore, when the frequency setting means in the operation unit 54 is operated, the signal generator 6 generates a high frequency signal vc having a frequency corresponding to the operation. The first amplifier 7 functions as a buffer and outputs the input high frequency signal vc as an injection signal Vo with low impedance. The output resistor 8 is connected between the first amplifier 7 and the first terminal 2. Therefore, the injection signal Vo output from the first amplifier 7 is supplied to the lead wire 14 via the output resistor 8. Also, the injection signal Vo supplied to the lead wire 14 is injected into the measured grounding rod 16, and a path composed of the return line 15 and the second terminal 3 through the ground-to-ground coupling capacitance between the return line 15 and the ground 17. And then returns to the ground resistance measuring device 51. The synchronous detection unit 10 receives the voltage Vm generated between the second terminal 3 and the first terminal 2 and performs synchronous detection with the injection signal Vo, thereby realizing a real component (simply DC) of the voltage Vm as the measurement target signal. (Also referred to as voltage component). For example, as shown in FIG. 6, the synchronous detection unit 10 includes a multiplier 10 a that multiplies the injection signal Vo and the voltage Vm, and a low-pass filter 10 b that passes a DC voltage component of the output voltage in the multiplier 10 a. Consists of. The second amplifier 11 adjusts the voltage level of the DC voltage component generated by the synchronous detector 10 and outputs it as the final DC voltage component Vmr. The arithmetic unit 52 is configured using, for example, a multiplier, and performs a predetermined analog arithmetic process using a DC voltage component Vmr to generate a voltage proportional to the resistance value of the ground resistance Rg. The third amplifier 53 performs scaling adjustment on the voltage generated by the calculation unit 52. The display unit 55 is composed of an analog meter, and displays the ground resistance Rg by swinging the meter hand according to the voltage after scaling adjustment.
[0004]
Next, the principle of the ground resistance measuring method using the ground resistance measuring device 51 will be described. First, FIG. 7 shows an equivalent circuit of the measurement system including the ground resistance measuring device 51, the lead wire 14, the return wire 15, the ground 17, and the grounding rod 16 to be measured. In this case, in the figure, Rg represents the ground resistance of the grounding rod 16 to be measured, L represents the inductance component of the lead wire 14, C represents the ground-to-ground coupling capacitance of the return line 15, and R represents the insulation resistance due to the coating of the return line 15. To do. Further, the impedance Zm between the first terminal 2 and the second terminal 3 (that is, the impedance of the loop composed of the lead wire 14, the measured grounding rod 16, the ground 17 and the return wire 15) is expressed by the following equation (1). Is done.
Zm = Rm + Im (1) where Rm is a real component and Im is an imaginary component, which are represented by the following equations (2) and (3), respectively.
Rm = Rg + R / (1+ (ωCR) ² ) (2) Formula Im = jωL−jωCR ² / (1+ (ωCR) ² ) (3) Formula
On the other hand, since Im = 0 at the resonance frequency of the loop forming the impedance Zm, the following equation (4) is established from the equation (3).
R / (1+ (ωCR) ² ) = L / CR Equation (4) In this case, since Equation (4) is equal to the second term on the right side of Equation (2), CR >> Under the condition of L, the value of the second term on the right side of equation (2) is zero. As a result, the following formula is established.
Rm ≒ Rg
Therefore, the ground resistance Rg of the ground rod 16 to be measured can be calculated based on the voltage Vm obtained by dividing the voltage Vo of the injection signal vo by the output resistance 8 (resistance value Ro) and the ground resistance Rg. For this reason, in this ground resistance measuring device 51, first, the synchronous detection unit 10 uses the voltage Vm at the first terminal 2 as the voltage of the injection signal in a state where the frequency of the injection signal vo is equal to the resonance frequency of the loop described above. The synchronous detection is performed by Vo, and the second amplifier 11 generates the DC voltage component Vmr by adjusting the voltage level. Next, the calculation unit 52 generates a DC voltage by performing an analog operation on (x / (1-x)) on the right side in the following equation (5), and the third amplifier 53 is generated by the calculation unit 52. By amplifying the DC voltage with a predetermined gain, a DC voltage corresponding to the resistance value of the grounding resistor Rg is generated and output to the display unit 55. As a result, the display unit 55 displays the resistance value of the grounding resistance Rg.
Rg = Ro * Vmr / (Vo-Vmr) = Ro * x / (1-x) (5) where x = Vmr / Vo
[0006]
Therefore, the operator gradually changes the frequency of the high frequency signal vc generated by the signal generator 6 by operating the frequency setting means of the operation unit 54 while monitoring the value of the ground resistance Rg displayed on the display unit 55. By searching for the point where the displayed ground resistance Rg is the smallest, the smallest value can be measured as the ground resistance Rg.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional ground resistance measuring device 51 has the following problems. That is, when the gain and offset voltage in the first amplifier 7, the synchronous detection unit 10, and the second amplifier 11 change, the value of the DC voltage component Vmr in the above equation (5) changes according to the change. Further, the resistance value of the ground resistance Rg also varies according to the change in the DC voltage component Vmr. On the other hand, it is extremely difficult to keep the gain and offset voltage constant with respect to temperature changes and temporal factors. Therefore, the conventional ground resistance measuring device 51 has a problem that it is difficult to measure the ground resistance Rg with high accuracy due to gain fluctuations of the synchronous detector 10 and the first amplifier 7 and the like. To do.
[0008]
The present invention has been made in view of such problems, and a main object of the present invention is to provide a ground resistance measuring device capable of measuring the ground resistance with high accuracy.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the ground resistance measuring apparatus according to claim 1 is configured such that a lead wire connected to the grounding rod to be measured and a return conductor arranged on the ground in an insulated state are connectable, In a ground resistance measuring device for measuring the ground resistance of a measurement ground rod, a signal generating unit configured to generate an AC signal and variably control its frequency, the lead wire or the return conductor, and the signal generating unit Select one output resistor connected between them, an output end of the output resistor on the lead wire or return conductor side, an input end of the output resistor on the signal generator side, and a zero potential portion. The signal switching means for outputting the voltage of the selected part and the synchronous detection for generating the DC voltage component by synchronously detecting the voltage output from the signal switching means with the AC signal. And a calculation control unit, wherein the calculation control unit is generated by the synchronous detection unit obtained by changing the frequency of the AC signal in the signal generation unit when the output switching unit is selected by the signal switching unit. DC voltage component Vmr of the lowest value, DC voltage component Vmr∞ generated by the synchronous detection unit when the input switching unit is selected by the signal switching means while maintaining the frequency, and maintained at the frequency A first value obtained by subtracting the DC voltage component Vmr0 from the DC voltage component Vmr equivalently based on the DC voltage component Vmr0 generated by the synchronous detection unit when the zero potential region is selected by the signal switching means in the state. And a second subtracted value obtained by subtracting the DC voltage component Vmr from the DC voltage component Vmr∞ is calculated. Characterized by measuring the ground resistance by the subtraction value by performing arithmetic processing for multiplying the resistance value of the output resistor to the value obtained by dividing the first subtraction value.
[0010]
Further, the ground resistance measuring device according to claim 2 is the ground resistance measuring device according to claim 1, wherein the direct current voltage component Vmr, the direct current voltage component Vmr∞, and the direct current voltage component Vmr0 are calculated a plurality of times, respectively. The arithmetic control unit averages the DC voltage components calculated a plurality of times, and measures the ground resistance by performing the arithmetic processing based on the averaged values.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a ground resistance measuring device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the component same as the conventional ground resistance measuring apparatus 51, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0012]
As shown in FIG. 1, the ground resistance measuring apparatus 1 includes a first terminal 2, a second terminal 3, an operation unit 4, a display unit 5 that digitally displays the measured ground resistance Rg as a numerical value, and a high-frequency signal vc as a measurement signal. A signal generator 6 for generating a high-frequency signal vc as an injection signal Vo, an output resistor 8 having a resistance value Ro, a switch 9 and a voltage output from the switch 9 are synchronously detected by the injection signal Vo. Includes a synchronous detection unit 10 that generates a DC voltage component, a second amplifier 11 that outputs the DC voltage generated by the synchronous detection unit 10 as a DC voltage component Vmr with low impedance, and an arithmetic control unit 12. The lead wire 14 is connected to the first terminal 2, and the return wire 15 is connected to the second terminal 3. In this case, the lead wire 14 is connected to the measured grounding rod 16 embedded in the ground 17. On the other hand, the return line 15 is freely arranged on the ground 17 while being insulated from the ground 17.
[0013]
The signal generator 6 is configured by using a DDS (Direct Digital Synthesizer) as an example, and generates a high-frequency signal vc having a frequency corresponding to the digital data output by the arithmetic control unit 12.
[0014]
The operation unit 4 has a frequency setting circuit 41 that outputs a frequency setting signal of an analog signal for setting the frequency of the high-frequency signal vc generated by the signal generation unit 6, and a ground resistance Rg for the arithmetic control unit 12. And an arithmetic start switch 42 for outputting a start signal for starting arithmetic processing. Specifically, the frequency setting circuit 41 is provided with a variable resistor as frequency setting means, and a voltage corresponding to the resistance value of the variable resistor is output to the arithmetic control unit 12 as a frequency setting signal. The switch 9 is composed of, for example, a relay or an analog switch, and in accordance with switching control of the arithmetic control unit 12, an output end on the first terminal 2 side of the output resistor 8, an input end on the first amplifier 7 side of the output resistor 8, One is selected from the zero potential portions, and the voltage generated at the selected portion is output to the synchronous detection unit 10. The synchronous detection unit 10 outputs the voltage at the output end of the output resistor 8 output from the switch 9, the voltage at the input end of the output resistor 8 (voltage of the injection signal Vo), or the ground potential (0 V) as the injection signal Vo. By performing synchronous detection, corresponding DC voltage components Vmr, Vmr∞, and Vmr0 are generated.
[0015]
The arithmetic control unit 12 includes two A / D converters, a CPU (or DSP) that operates according to predetermined software, and a memory that stores software and data (none of which are shown). In this case, one A / D converter converts the DC voltage components (Vmr, Vmr∞, Vmr0) that have been voltage-level converted by the second amplifier 11 into digital data. On the other hand, the other A / D converter converts the frequency setting signal output by the frequency setting means of the operation unit 4 into digital data and outputs the digital data to the signal generation unit 6. Further, before the operation of the calculation start switch 42, the CPU calculates the ground resistance Rg according to the above equation (5) and displays it on the display unit 5. On the other hand, when the calculation start switch 42 is operated by the operator, the CPU switches and controls the switch 9 to calculate the three types of DC voltage components Vmr, Vmr∞, and Vmr0 and convert them into digital data. The values of the DC voltage components Vmr, Vmr∞, Vmr0 are stored in the internal memory. Further, at this time, the CPU equivalently uses the three types of DC voltage components Vmr, Vmr∞, and Vmr0 and the resistance value Ro of the output resistor 8 to equivalently convert the DC voltage component Vmr to the DC voltage component Vmr0. A first subtracted value obtained by subtracting the first subtracted value, a second subtracted value obtained by subtracting the DC voltage component Vmr from the DC voltage component Vmr∞, and a value obtained by dividing the first subtracted value by the second subtracted value. To calculate the true ground resistance Rg. Specifically, processing for calculating the ground resistance Rg is performed according to the following equation (6). Further, the CPU displays the calculated grounding resistance Rg on the display unit 5.
Rg = Ro × (Vmr−Vmr0) / (Vmr∞−Vmr) (6) Formula
Next, the ground resistance measurement process by the ground resistance measuring device 1 will be described. As will be described later, this process is broadly divided into a search process for the resonance frequency and a calculation process for the ground resistance Rg.
[0017]
First, prior to measurement, after connecting the return line 15 to the second terminal 3, the return line 15 is disposed on the ground 17. Next, the measured grounding rod 16 driven into the ground 17 and the first terminal 2 are connected by the lead wire 14. Thereafter, the ground resistance measuring apparatus 1 is turned on.
[0018]
In the power-on state, the arithmetic control unit 12 first executes a resonance frequency search process. In this process, the arithmetic control unit 12 controls the switch 9 to select the output end of the output resistor 8. In this state, the voltage Vm at that part is input to the synchronous detection unit 10 via the switch 9. Next, the arithmetic control unit 12 converts the frequency setting signal input from the operation unit 4 into digital data, and outputs the digital data to the signal generation unit 6. As a result, the signal generator 6 outputs a high-frequency signal vc having a frequency corresponding to the frequency setting signal output from the operation unit 4. As a result, the frequency of the high-frequency signal vc generated by the signal generator 6 is arbitrarily changed according to the operation of the frequency setting circuit 41 in the operation unit 4. Next, the high frequency signal vc is input to the first amplifier 7 and output as the injection signal Vo. In this case, the injection signal Vo is supplied to the lead wire 14 through the output resistor 8, and the measured grounding rod 16, the ground 17, the coupling capacity between the return line 15 and the ground 17, the return line 15 and the second terminal. Return to the ground resistance measuring device 1 via 3. At this time, the synchronous detection unit 10 inputs a voltage Vm generated between the second terminal 3 (device ground in the ground resistance measuring device 1) and the first terminal 2, and performs synchronous detection with the injection signal Vo. To generate a DC voltage component. Next, the second amplifier 11 amplifies with a predetermined gain and outputs it as a DC voltage component Vmr. Next, the calculation control unit 12 calculates a grounding resistance Rg by performing a predetermined calculation process (calculation process of equation (5)) based on the DC voltage component Vmr. At this time, the arithmetic control unit 12 displays the calculated ground resistance Rg on the display unit 5.
[0019]
In this case, the operator monitors the value of the ground resistance Rg displayed on the display unit 5 and operates the frequency setting circuit 41 of the operation unit 4 to gradually change the frequency of the high-frequency signal vc. The resonance frequency of the system under test having the smallest ground resistance Rg is searched. Next, the operator operates the calculation start switch 42 in the operation unit 4 when detecting the resonance frequency. As a result, a calculation start signal is output from the operation unit 4 to the calculation control unit 12. Next, the arithmetic control unit 12 starts arithmetic processing for calculating the true ground resistance Rg.
[0020]
At this time, the arithmetic control unit 12 fixes the frequency setting digital data output to the signal generation unit 6 to data corresponding to the resonance frequency, thereby setting the frequency of the high frequency signal vc generated by the signal generation unit 6. Maintain resonance frequency. Next, the arithmetic control unit 12 stores the DC voltage component Vmr input from the second amplifier 11 in the internal memory. Next, the arithmetic control unit 12 controls the switch 9 to select the input end of the output resistor 8, causes the injection signal Vo to be input to the synchronous detection unit 10 via the switch 9, and is output from the second amplifier 11. The DC voltage component Vmr∞ to be stored is stored in the internal memory. Next, the arithmetic control unit 12 controls the switch 9 to select a zero potential region, thereby causing the ground potential to be input to the synchronous detection unit 10 via the switch 9, and the direct current output from the second amplifier 11. The voltage component Vmr0 is stored in the internal memory. At this time, the arithmetic control unit 12 measures the DC voltage components Vm, Vmr∞, and Vmr0 within a short time such that gain fluctuation and drift fluctuation can be regarded as steady. Further, the measurement order of the DC voltage component Vmr∞ and the DC voltage component Vmr0 can be reversed.
[0021]
When completing the measurement of each DC voltage component, the arithmetic control unit 12 reads the DC voltage components Vmr, Vmr0, Vmr∞ stored in the internal memory, and calculates the ground resistance Rg based on the equation (6). Calculated by calculation processing. Next, the arithmetic control unit 12 causes the display unit 5 to display the calculated grounding resistance Rg. As a result, the final true ground resistance Rg is measured. In addition, the calculation control unit 12 is caused to repeatedly perform the measurement of each of the DC voltage components Vmr, Vmr0, and Vmr∞ described above a plurality of times, and calculate the average value for each DC voltage component Vmr, Vmr0, Vmr∞. Then, the ground resistance Rg can be calculated based on each average value. According to this configuration, since the influence of noise can be eliminated, the ground resistance Rg can be calculated with high accuracy.
[0022]
Next, the grounds for calculating the true ground resistance Rg by the above equation (6) will be described with reference to FIG.
[0023]
First, it is assumed that the high-frequency signal vc generated by the signal generator 6 is represented by the following equation.
vc = Vc × cos ωt
In this case, the voltage waveform Wx1 at the input terminal X1 of the multiplier 10a in the synchronous detector 10, the voltage waveform Wy1 at the input terminal Y1 of the multiplier 10a, the voltage waveforms Wx2 and Wy2 at the input terminals X2 and Y2 of the multiplier 10a, multiplication. The voltage waveform Ww at the output terminal W of the filter 10a and the DC voltage component VDC at the output terminal of the low-pass filter 10b are expressed by the following equations, respectively. Α is the gain fluctuation rate of the first amplifier 7, ofs1 and ofs2 are drifts of the first amplifier 7 and the second amplifier 11, respectively, and ofx and ofy are the inputs of the input terminal X1 and the input terminal Y1 of the synchronous detector 10, respectively. The offset, U is the gain in the synchronous detector 10, Z is the output offset of the synchronous detector 10, and θ is the phase difference of the high-frequency signal vc at both ends of the output resistor 8.
[0024]
[Expression 1]

[0025]
The DC voltage component Vmr output from the second amplifier 11 from the expression (11) is expressed by the following expression (12), and Rg can be expressed by the expression (13) from the expression (12). A means the gain of the second amplifier 11, β means the gain fluctuation rate of the second amplifier 11, and ofs3 means the drift of the second amplifier 11.
[0026]
[Expression 2]

[0027]
Further, based on the equation (12), the direct current component Vmr0 is represented by the following equation (14), and the direct current component Vmr∞ is represented by the equation (15). Therefore, the grounding resistance Rg is finally expressed by Expression (6) from Expressions (13) to (15).
[0028]
[Equation 3]

[0029]
As described above, according to the ground resistance measuring apparatus 1, the gain fluctuation and drift of the first amplifier 7 and the second amplifier 11, the gain and offset voltage of the synchronous detection unit 10, and the both ends of the output resistor 8 Even if the phase difference of the high-frequency signal vc exists, the true ground resistance Rg is obtained by switching the switch 9 and measuring each DC voltage component Vmr, Vmr0, Vmr∞ within a short time that these can be regarded as steady. It is possible to calculate with high accuracy. This eliminates the need for a compensation circuit for gain fluctuations and the like, so that the number of parts and adjustment man-hours can be greatly reduced. In addition, according to the ground resistance measuring device 1, the circuit for calculating the ground resistance Rg is digitized, so that it is compared with the circuit configuration of the conventional ground resistance measuring device 51 that calculates the ground resistance Rg by an analog circuit. The circuit configuration can be simplified.
[0030]
The present invention is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment of the invention. For example, like the ground resistance measuring device 21 shown in FIG. 3, an A / D converter 22 that converts the injection signal Vo into digital data, and an A / D converter 23 that converts the voltage output from the switch 9 into digital data; And the synchronous detection unit 24 is configured by a CPU (or DSP) that operates according to predetermined software, so that the entire synchronous detection circuit can be digitized. According to this configuration, analog components can be eliminated, so that the ground resistance measuring device 21 can be downsized and the cost can be reduced. Furthermore, the A /

D converters

22 and 23, the digitized synchronous detection unit 24, and the arithmetic control unit 12 can be integrally configured by a DSP or the like. When such a configuration is adopted, the circuit configuration is further simplified. Can be Of course, the ground resistance Rg can be measured by connecting the return wire 15 to the first terminal 2 and connecting the lead wire 14 to the second terminal 3.
[0031]
In addition to the configuration of the above-described embodiment, the frequency of the high-frequency signal vc generated by the signal generator 6 changes linearly with respect to the operation amount of the frequency setting means (for example, variable resistance) operated by the operator. It is also possible to add a frequency correction circuit for correcting so as to. According to this configuration, it is easy to search for the resonance frequency. In this case, the frequency correction circuit can be configured by hardware or software processing by the arithmetic control unit 12.
[0032]
In the above-described embodiment, a manual for setting the frequency of the measurement signal output from the signal generator 6 by operating the frequency setting means (variable resistor) in the frequency setting circuit 41 provided in the operation unit 4. Although the method has been described, the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which the arithmetic control unit 12 controls the frequency setting circuit 41 can be adopted as in the ground resistance measuring device 31 shown in FIG. According to this configuration, the arithmetic control unit 12 can automatically search for the resonance frequency while changing the frequency of the high-frequency signal vc, and can also automatically calculate the ground resistance Rg.
[0033]
Further, in the above-described embodiment, the calculation control unit 12 calculates the ground resistance Rg by the calculation process of the expression (5) before the operation of the calculation start switch 42, and after the operation of the calculation start switch 42, the expression (6) Although an example in which the true ground resistance Rg is calculated by the above arithmetic processing has been described, the present invention is not limited to this. For example, without providing the calculation start switch 42, it is possible to adopt a configuration in which the calculation control unit 12 automatically switches the switch 9 to always calculate the true ground resistance Rg by the calculation process of the expression (6). . According to this configuration, every time the frequency of the high frequency signal vc is changed, the ground resistance Rg calculated using the high frequency signal vc of that frequency is sequentially displayed on the display unit 5, so that the operator can display the displayed ground resistance. The smallest value of Rg can be measured as the true ground resistance Rg.
[0034]
The inductance component between the first terminal 2 and the second terminal 3 is generally a small value because it is mainly the inductance component of the lead wire 14. For this reason, the resonance frequency of the impedance may be a high frequency on the order of MHz. In such a case, it is necessary to consider the high frequency in the circuit design of the synchronous detection unit 10 and the like. For this reason, the design time is prolonged as a result of difficulty in circuit configuration and board design. Therefore, this problem can also be solved by forcibly increasing the inductance component between the first terminal 2 and the second terminal 3 and shifting the resonance frequency to a lower frequency. In this case, as shown by a broken line in FIG. 1, by connecting an inductance 26 for shifting the resonance point between the output resistor 8 and the first terminal 2, the inductance component can be increased and the resonance frequency can be lowered. it can.
[0035]
When the ground resistance measuring device 1 is driven by a battery, as shown by a broken line in FIG. 1, a power control unit 28 that performs on / off control of the output of the power supply unit 27 including the battery is provided. It is also possible to employ a configuration in which power supply to other components is controlled to be turned on / off. According to this configuration, even when the main power switch of the ground resistance measurement device 1 is maintained in the on state, the power control unit 28 continues to be in a state where the operation unit 4 is not operated for a certain time by, for example, an operator. When this is detected, the power supply to the other components excluding the power control unit 28 and the operation unit 4 can be stopped. When this configuration is adopted, it is possible to shift the ground resistance measuring device 1 when the operation unit 4 is not being operated by the operator to a standby state with low power consumption. As a result, the power consumption of the battery can be suppressed and the replacement frequency of the battery can be reduced.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the ground resistance measuring device of the first aspect, by measuring the ground resistance based on the DC voltage components Vmr, Vmr∞, and Vmr0, the gain in the circuit inside the device such as the synchronous detector is obtained. Since the influence of fluctuation and drift can be eliminated, the ground resistance can be measured with high accuracy.
[0037]
According to the ground resistance measuring apparatus of claim 2, the DC voltage components Vmr, Vmr∞, and Vmr0 are calculated and averaged a plurality of times, respectively, and arithmetic processing is performed based on the averaged values to determine the ground resistance. By measuring, it is possible to eliminate the influence of noise, and thereby the ground resistance can be measured with higher accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a ground resistance measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram mainly showing a configuration of a synchronous detection unit 10. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a ground resistance measurement device 21 according to another embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a ground resistance measuring device 31 according to still another embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a conventional ground resistance measuring device 51.
6 is a block diagram mainly showing the configuration of the synchronous detection unit 10 in the ground resistance measuring device 51. FIG.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a measurement system for measuring a ground resistance Rg.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground resistance measuring apparatus 6 Signal generating part 8 Output resistance 9 Switch 10 Synchronous detection part 12 Calculation control part 14 Lead wire 15 Return line 16 Grounding rod 17 to be measured Ground Vmr, Vmr∞, Vmr0 DC component

Claims

In the ground resistance measuring device configured to connect the lead wire connected to the ground rod to be measured and the return conductor arranged on the ground in an insulated state, and measuring the ground resistance of the ground rod to be measured,
A signal generator configured to generate an AC signal and variably control its frequency, an output resistor connected between the lead wire or the return conductor and the signal generator, and the lead of the output resistor A signal switching means for selecting one from a line or an output end on the return conductor side, an input end on the signal generating side of the output resistor, and a zero potential portion and outputting a voltage of the selected portion; A synchronous detection unit that generates a DC voltage component by synchronously detecting the voltage output from the signal switching unit with the AC signal, and an arithmetic control unit,
The arithmetic control unit includes a minimum DC voltage component Vmr generated by the synchronous detection unit obtained by changing a frequency of the AC signal in the signal generation unit when the output switching unit is selected by the signal switching unit. The DC voltage component Vmr∞ generated by the synchronous detection unit when the input switching unit is selected by the signal switching unit while maintaining the frequency, and the zero potential generated by the signal switching unit while maintaining the frequency. Based on the DC voltage component Vmr0 generated by the synchronous detection unit at the time of selecting a part, equivalently, a first subtraction value obtained by subtracting the DC voltage component Vmr0 from the DC voltage component Vmr is calculated, and the DC A second subtraction value obtained by subtracting the DC voltage component Vmr from the voltage component Vmr∞ is calculated, and the first subtraction value is calculated using the second subtraction value. Ground resistance measurement device and measuring the ground resistance by performing arithmetic processing for multiplying the resistance value of the output resistance value obtained by dividing.

The DC voltage component Vmr, the DC voltage component Vmr∞, and the DC voltage component Vmr0 are each calculated a plurality of times, and the arithmetic control unit averages the DC voltage components that are calculated a plurality of times and averages them. The ground resistance measuring apparatus according to claim 1, wherein the ground resistance is measured by performing the arithmetic processing based on each value.